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Cuando el tren de aterrizaje del avión espacial golpeó la pista el 21 de julio de 2011, marcó el final de la línea para el transbordador espacial. Un logro increíble por derecho propio, el proyecto del transbordador fue un hijo de la era optimista posterior al Apolo. Sin embargo, las complicaciones de financiación, los altos costos de mantenimiento y las limitaciones de diseño eventualmente lo transformaron en un programa inflado que nunca exploró realmente todo su potencial. Pero eche un vistazo a sus primeros conceptos y verá cómo el proyecto estaba destinado a alcanzar alturas aún mayores de las que realmente alcanzó.
Casi una década antes de que el primer transbordador espacial tomara vuelo, el gigante aeroespacial Rockwell, con la influencia del legendario titán de la ingeniería de la NASA, Maxime Faget, esbozó impresionantes estudios de diseño que imaginaban un transbordador elegante capaz de aterrizar en la Tierra como un avión, junto con un verdadero etapa de refuerzo monstruosa que podría recuperarse de la misma manera. Esto, creía Rockwell, permitiría que los costos se mantuvieran bajos y al mismo tiempo mantener una buena cantidad de capacidad. Generó una tonelada de datos, y hermosas imágenes conceptuales, para convencer a la NASA de que el ambicioso plan tenía mérito.
Estos conceptos no son tan extravagantes como otros intentos de diseño de un transbordador: piense La etapa única de Chrysler para orbitar al gigante. Si hubiera habido un poco más de avance tecnológico y un poco menos de intromisión por parte de los Fuerza Aerea, no se puede decir que el plan de transbordador y refuerzo de Rockwell no podría haber sucedido. Desafortunadamente, sin embargo, la idea estaba condenada al fracaso desde el principio.
Expectativa posterior al Apolo versus realidad presupuestaria
Después de que comenzaran los alunizajes en 1969, la pregunta de qué podíamos hacer a continuación estaba en la mente de todos. Las posibilidades parecían infinitas. Ir a los confines de nuestro sistema solar, crear una base lunar permanente y más, todo se sintió como realidades distintas. Sin embargo, dentro del gobierno de los Estados Unidos, la voluntad de financiar estos programas se estaba agotando. A fines de la década de 1960, la Administración de Nixon y el Congreso redujeron gradualmente los presupuestos para posibles proyectos innovadores. Pronto, solo las opciones más baratas, una estación espacial de órbita baja y un vehículo de reabastecimiento asociado, estaban sobre la mesa.
Este desarrollo eventualmente dio origen a la Estación Espacial Internacional y al Transbordador Espacial que todos conocemos y amamos. Es cierto que el avión de alas cortas de 184 pies de largo con el que terminamos permitió a los EE. UU. presentar el único reclamo razonable de poseer una flota espacial. Pero antes de que se estableciera oficialmente esa especificación final, varias organizaciones aeroespaciales, incluida Rockwell e incluso equipos internos de la NASA, presentaron diseños diferentes y más impresionantes al gobierno para su consideración.
La idea era conseguir que el costo por lanzamiento y el costo por libra enviada a la órbita fueran lo más bajos posible. La economía tenía que funcionar. Había algunas maneras de hacer eso. Podría desarrollar vehículos económicos que fueran desechables (es decir, destruidos después de cada lanzamiento), vehículos costosos que pudieran reutilizarse varias veces o un híbrido entre las dos ideas.
El transbordador espacial con el que terminamos era un híbrido y, debido a una serie de limitaciones inevitables, no era muy bueno. El orbitador en sí era reutilizable y solo el tanque de combustible líquido relativamente barato se destruiría por completo como parte del proceso de lanzamiento; sin embargo, para asegurar la financiación, el proyecto tuvo que utilizar tecnología existente en cantidad conocida. El resultado fueron costos iniciales bajos pero altos costos continuos de mantenimiento. Además, solo se podrían producir 24 de los tanques de combustible desechables para el orbitador por año. Esto puso límites desafortunados a una realidad matemática vital: con un precio relativamente fijo para el programa, más lanzamientos significarían menos costo por lanzamiento.
esquema de rockwell
Este cálculo sencillo es cómo Rockwell, quien finalmente se convirtió en el contratista principal del transbordador espacial final, definió sus primeros diseños. Propuso un sistema altamente reutilizable que permitiría un gran número de lanzamientos. Habría un alto costo inicial: se tendrían que desarrollar materiales y técnicas de fabricación avanzados para utilizar algunas sustancias nuevas e increíbles; sin embargo, si eventualmente pudiera hacer que este sistema sea confiable y asequible, entonces sería un ganador entre las propuestas desechables más baratas.
Aquí es donde las cosas empiezan a ponerse frescas. como que espaciox hace hoy, Rockwell quería recuperar la etapa de refuerzo que transporta la carga útil del orbitador fuera de la densa atmósfera inferior de la Tierra. Para hacer esto, no tendría impulsores que regresaran de manera autónoma a las plataformas de lanzamiento como lo hacen hoy; eso habría sido mucho pedir de las computadoras de la década de 1970. En cambio, la etapa de refuerzo en sí tendría alas. Después de liberar el orbitador más pequeño que llevaba en la espalda, una tripulación a bordo lo pilotaba manualmente de regreso a una pista y luego aterrizaba como un avión.
El orbitador funcionaría de la misma manera que finalmente lo hizo el transbordador espacial. A diferencia del transbordador espacial, el exterior del orbitador de Rockwell no estaba definido por miles de baldosas cerámicas de sílice únicas para defenderlo contra el calor del reingreso. En cambio, estaría hecho de materiales más exóticos, adyacentes a los aviones. También tendría jets desplegables para aumentar su distancia de vuelo transversal, una carga útil de 9.070 kilogramos (alrededor de 20.000 libras) y un volumen total de carga de 18,3 metros por 4,6 metros de diámetro (60 pies por 15,1 pies de diámetro). El transbordador espacial podía transportar el mismo volumen de carga, pero su carga útil era mucho mayor, 27 500 kilogramos (aproximadamente 60 000 libras).
Este primer diseño de orbitador se basó en gran medida en un concepto realizado por el genio aeroespacial mencionado anteriormente Maxime Faget. Más tarde, su diseño de ala recta resultó ser poco práctico para el reingreso; sin embargo, Rockwell lo creó de todos modos, supuestamente en un intento de ganarse el favor de los líderes de la NASA, donde Faget tenía bastante influencia. Gran parte del arte técnico posterior se basó en la versión de ala delta más factible de esta nave.
Así que sí, el primer concepto del orbitador Rockwell necesitaba un poco de trabajo, pero en el papel tenía mucho sentido. La compañía dijo que estas naves más duraderas y de mayor calidad podrían completar hasta 100 misiones operativas y ahorrar enormes costos a largo plazo. Después de todo, no había propulsores desechables con los que lidiar, lo que podría permitir un gran volumen de misiones. Claro, hubo obstáculos, pero si el proceso de desarrollo pudiera comenzar, argumentó la compañía, podría solucionarlos. Era solo cuestión de poner en marcha el diseño de su orbitador.
La increíble etapa de refuerzo
Luego estaba el propulsor pilotado soñado, en sí mismo un gigante. Tenía 12—sí, 12—motores de cohetes de combustible líquido, así como cuatro turboventiladores que respiran aire. El transbordador espacial, como referencia, tenía solo tres motores principales de cohetes de combustible líquido, junto con dos propulsores sólidos. En los primeros diseños de Rockwell, los cohetes de la etapa de refuerzo escupían todo el fuego necesario para poner las dos naves en órbita. Una vez que se completara esa parte de su misión, sus turboventiladores se desplegarían y extenderían su capacidad de vuelo de rango cruzado, similar al orbitador, aumentando así la cantidad posible de pistas de aterrizaje a las que podría acceder una vez que fuera el momento de regresar a la Tierra.
La etapa de refuerzo era más grande que un 747 y tenía un peso bruto al despegue de 2,7 millones de libras; más del doble que los condenados Antonov AN-225 Mriya. Si bien toda esta idea parece cada vez más loca en la superficie, la idea de usar motores a reacción para impulsar aviones espaciales en la atmósfera inferior de la Tierra no era en realidad tan poco ortodoxa. La idea eventualmente se probaría en el Buran soviético, aunque el prototipo que se sometió a esa prueba nunca completó un reingreso.
A medida que el proyecto de Rockwell se reducía un poco, la razón más realista para tener un propulsor pilotado gigante era que la nave combinada pudiera transportarse de una pista de aterrizaje a otra (en lugar de ser transportada en la parte trasera de un 747 como eventualmente fue) y también debido a la distancia de vuelo de rango cruzado antes mencionada.
Era al menos teóricamente posible tener estos jets en el propulsor pilotado y, de hecho, sin el combustible líquido para los cohetes, la nave era relativamente liviana, según sus diseñadores. Más ligero que un 747 al aterrizar, de hecho. El propulsor se lanzaría verticalmente, liberaría el orbitador y luego volvería a ingresar a la atmósfera a velocidades hipersónicas antes de reducir gradualmente la velocidad por debajo de Mach 1 y desplegar los jets para un vuelo corto de rango cruzado antes de aterrizar. Materiales como titanio, columbio (niobio), Inconel y más se utilizarían en su construcción para hacer todo esto posible.
Los motores a reacción se mantuvieron en el concepto del transbordador durante algún tiempo hasta que finalmente se eliminaron en el diseño final.
¿Entonces qué pasó?
Dinero eventualmente hizo vengan a Rockwell, pero no para construir su concepto de propulsor pilotado y orbitador ligero. El problema era que, después de que las misiones Apolo se prolongaran hasta la década de 1970, el interés general en los programas espaciales se desvaneció y la voluntad política de seguir gastando mucho en programas espaciales no militares ya no existía. Para justificar ningún lanzadera, no solo el transbordador que Rockwell realmente quería, significó serios recortes y concesiones a la Fuerza Aérea, que solo accedió a apoyar el proyecto públicamente si se salía con la suya en términos de carga útil.
Luego estaba el tema de los motores. Usar solo motores de cohetes de combustible líquido hubiera sido la mejor opción sobre el papel; sin embargo, para reducir costos, se agregaron propulsores sólidos recuperables. Esto, más la incorporación de un sistema de tanque de combustible desechable que se tomó de otro diseño de transbordador de la competencia, el Lockheed Star Clipper, significaba que el propulsor pilotado más caro parecía irrazonable. El tanque de combustible desechable y los propulsores sólidos ahorraron demasiado dinero por adelantado como para ignorarlos.
Al final, el costo del concepto de refuerzo pilotado fue lo que acabó con todo el plan. Hoy, sin embargo, es más que un gran “qué pasaría si”. estratolanzamientoun empresa aeroespacial ambiciosa, está utilizando un vehículo de lanzamiento masivo, sin cohetes y que solo respira aire para ayudar potencialmente a los objetos, incluidos los aviones espaciales, a entrar en la órbita terrestre baja. De todos modos, los propulsores recuperables de combustible líquido de SpaceX demuestran que la idea puede funcionar.
Ninguno de estos es un enorme monstruo de 2,7 millones de libras lanzado verticalmente con una docena de motores de cohetes y cuatro jets para arrancar, pero su objetivo es hacer lo mismo de manera efectiva. Al final resultó que, después de todo, los ingenieros de Rockwell no se estaban esbozando en un rincón. Solo necesitaban tecnología para avanzar un poco más.